Когенерационные микротурбины ГТУ единичной электрической мощностью 30,65,200,600,800,1000 кВт - CHP microturbines - Capstone

Микротурбина-  это компактная, малошумная, экологически одна из самых чистых электрогенерирующих установок в мире. В этой связи для микротурбины нет необходимости возводить высокую и дорогую дымовую трубу. Евродиректива № 2004/8/EC о поощрении когенерации, принятая Европарламентом и Евросоветом 24 февраля 2004 года причисляет микротурбины к когенерационным технологиямДиапазон электрической мощности микротурбин самый востребованный у потребителей: от 30 кВт до 12 МВт.  Распределенная когенерация на основе когенерационных микротурбин дает возможность избежать потерь электричества в распределительных и передающих  элетрических сетях (до 10%) и тепла (12-20%) в сетях централизованного теплоснабжения..

Область применения и примеры решений на микротурбинах Capstone смотрите внизу страницы

В микротурбинах Capstone не используется моторное масло, смазочные материалы и охлаждающая жидкость. Для газовых электростанций предыдущего поколения, с поршневыми силовыми агрегатами, расход моторного масла составляет значительную статью расходов. На один киловатт произведенной электроэнергии в газопоршневой установке расходуется до 0,35 гр. моторного масла в час.   Дорогостоящие свечи зажигания,  щетки для генераторов, высоковольтные провода, топливные и масляные фильтры в микротурбинах Capstone также не применяются. В микротурбинах Capstone устанавливается надежный пьезоэлемент розжига, использующийся в современной военной авиации. 

alt

Микротурбинный двигатель состоит всего из одной движущейся детали — вращающегося вала, на котором соосно расположены электрический генератор, компрессор и непосредственно турбина. В установке не используются редукторы или другие механические приводы. Уникальной конструктивной особенностью двигателя является применение воздушных подшипников, за счет которых достигается рекордная скорость вращения вала — 96 000 оборотов в минуту. Эта инновация дает возможность отказаться от использования масла, высокий расход которого у других видов оборудования составляет значительную часть эксплуатационных затрат.

Cхема Capstone С30 в pазрезе

Технические параметры микротурбин Capstone

Когенерационные микротурбины изготавливаются  единичнойной мощностью 30 кВт, 65 кВт и 200 кВт .

alt

Параметры микротурбины

C30

C65

C200

C600

C800

C1000

Электрическая мощность, кВт

30

65

200

600

800

1000

КПД по электричеству, %

26 (±2)

29 (±2)

33 (±2)

Общий КПД электростанции
(с утилизацией тепла), %

80–90

66–90

Диапазон раб. напряжения, В

380–480

Максимальный ток в фазе, А

46

100

275–290

930

1240

1550

Частота тока, Гц

50

Вес, кг

578

1121

3180–3640

8142–9534

1260–14400

15875–18144

Длина, мм
Ширина, мм
Высота, мм

1516
762
1943

1956
762
2110

3660
1700
2490

9144
2438
2896

Вид топлива

Газ, керосин, дизель

Рабочее давление топлива
на входе, бар, низкое

0,02–1

Рабочее давление топлива
на входе, бар, высокое

3,2

5,2

Расход топлива при номинальной нагрузке, нм3

12

23

65

195

260

325

Максимальная температура выхлопных газов, °С

275

309

280

Выход тепловой энергии, кДж/час (Гкал/час)

305 000
(0,073)

591 000
(0,141)

1 420 000
(0,339)

4 260 000
(1,017)

5 680 000
(1,356)

7 100 000
(1,696)

Выброс вредных веществ
при 15% O2

< 9 ppmV NOx

Уровень шума , дБ

Не более 60  дБ на расстоянии 10 метров

Скорость вращения , об./мин.

96 000

60 000

Срок службы до капремонта,

60 000 часов

Установки 600 кВт, 800кВт и 1000 кт изготовливаються в едином блоке из нескольких 200 кВт

alt

Преимущества микротурбин Capstone

МИКРОТУРБИНЫ CAPSTONE — ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА    

  • Общий коэффициент использования топлива до 90% Установки 600 кВт, 800кВт и 1000 кт изготовливаються в едином блоке из нескольких 200 кВт
  • Дополнительные возможности получения тепловой энергии и холода
  • Быстрая окупаемость энергетических проектов
  • Минимальное количество обслуживающего персонала
  • Низкие эксплуатационные затраты


МИКРОТУРБИНЫ CAPSTONE — ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА

  • Диапазон мощности электростанций: 30 кВт - 10 МВт
  • Высокий коэффициент использования топлива
  • Сжатые сроки регламентных работ
  • Возможность длительной непрерывной работы электростанций на малой мощности
  • Возможность работы электростанций на попутном газе с содержанием сероводорода (до 4%)
  • Возможность размещения автономных источников электроэнергии на крышах зданий
  • Компактные размеры турбин и малый вес
  • Простота в установке
  • Возможность поэтапного увеличения электрической мощности энергокомплекса
  • Отсутствие высоких дорогостоящих дымовых труб

alt

МИКРОТУРБИНЫ CAPSTONE — ЭКОЛОГИЧНОСТЬ

  • Сверхнизкие уровни эмиссий в атмосферу NOx и СO2
  • Незначительный уровень шума (65­68 дБ), низкий уровень вибраций
  • Отсутствие моторного масла, охлаждающей жидкости и лубрикантов

МИКРОТУРБИНЫ CAPSTONE — ТОПЛИВО

  • Природный газ        
  • Пропан­бутановые смеси
  • Попутный нефтяной газ     
  • Низкокалорийные газы
  • Газы с нестабильными характеристиками состава        
  • Сжиженный газ
  • Биогаз           
  • Пиролизные газы
  • Жидкие виды топлива (керосин, дизельное топливо)   
  • Шахтный метан

 Область применения и примеры решений на микротурбинах Capstone смотрите внизу страницы

Когенерационные микротурбины- сравнение с газопршневыми установками

В 21 веке все более широко внедряются когенерационные установки. Сейчас, в  послекризисное время становятся особенно актуальным очевидные преимущества решений, которые дают возможность из одного источника получать два вида энергии- электричество и тепло. Это- первое преимущество когенерации. Второе преимущество - управлять надо только одним устройством и, следовательно, возникает третье преимущество- экономиться временной и человеческий ресурс, а также фонд заработной платы и соответствующие налоги. 

Инженерная мысль развила идею когенерации  далее, и на смену традиционным газопоршневым установкам приходят новые технологии- газовые турбины. С этой стати часто можно услышать споры,  между поставщиками когенерационных турбин и  газопоршневых когенерационных решений. В чем суть вопроса?

 Микротурбинная установка предназначена для производства электрической и тепловой энергии, при этом в отличии от традиционных решений, базирующихся на газопоршневом двигателе у данного когенератора нет зависимости первичного производства электричества (т.е. тепло микротурбинная установка может производить в нужном объеме даже при низкой выработке электричества).

Микротурбина – это маленький аналог промышленной газовой турбины, принцип действия которой так же основан на принудительном увеличении входного давления газа, создания «горячей» газовоздушной смеси и внезапном расширении в камере сгорания, где и происходит работа (передача механической энергии на высокооборотистый вал). Выработка электроэнергии производится генератором, а выработка тепловой энергии производится путем рекуперации дымовых (отходящих) газов. Особенностью микротурбины так же является возможность преднагрева подаваемого в камеру сгорания воздуха, что увеличивает общий коэффициент полезного действия.

alt

 Традиционным  источником электротеплоснабжения, экономически оправданным, при единичной мощности до 3 мВт до недавнего времени являлся газопоршневой двигатель. При всей своей экономической целесообразности – прежде всего быстрым сроком окупаемости, газопоршневые двигатели имеют ряд существенных недостатков, и прежде всего большие эксплуатационные затраты, и ограничение по минимальной мощности 50%.

Появление микротурбинных установок связано, прежде всего, с отсутствием на рынке надежных, высокоресурсных, с низким уровнем эмиссии, а также небольшими затратами на обслуживание и эксплуатацию автономных источников постоянного электротеплоснабжения. Выделяя преимущества микротурбинных установок в сравнении с газопоршневыми двигателями, отметим следующие позиции:

- В газовой турбине смазочное масло не находиться в непосредственном контакте с продуктами сгорания и, следовательно, его загрязнение минимально. Поршневой двигатель обладает множеством подвижных частей, большинство из которых находиться в непосредственном контакте с продуктами сгорания. Из-за этого происходит значительное загрязнение смазочного масла, что приводит к необходимости регулярной замены масла. Полную замену необходимо производить каждые 1000 часов.

- Безвозвратные потери масла у газовой турбины составляют 0,001 гр./кВт час против 0,3 гр./кВт час у газопоршневого двигателя.

- газовая турбина включает в себя сбалансированный вращающийся ротор, который поддерживается посредством роликовых подшипников или опорно-упорных подшипников скольжения. В таком узле вибрации практически отсутствуют. Температура практически постоянна, и следовательно, в двигателе напряжения изгиба и касательные напряжения имеют незначительную величину. Поршневой двигатель имеет несколько поршней, которые двигаются в противоположных направлениях, при помощи шатунов вращающих вал. Множество массивных частей одновременно ускоряются по различным направлениям с постоянно изменяющимися температурами и скоростями, следовательно, испытывают значительные напряжения и напряжения изгиба.

- Газовая турбина может находиться в эксплуатации 8000 часов (год) без остановки, поршневой двигатель необходимо каждую 1000 часов останавливать для текущего обслуживания.

- среднее время простоя для газовой турбины за 5 лет эксплуатации составляет приблизительно 6-8 дней в год, либо 2,2% от полного времени. Среднее время простоя для поршневого двигателя за 5 лет эксплуатации (время технического обслуживания, текущих ремонтов и капитальных ремонтов) составляет приблизительно 41 день в год или 11,2% от всего времени.

- В газовой турбине имеется только одна вращающаяся часть - сбалансированный вращающийся ротор, таким образом уровень вибраций низкий и требуется только фундамент неглубокого заложения. Движущиеся поршни передают большие динамические нагрузки, уровень вибрации высок, поэтому требуется прочный армированный анти-вибрационный фундамент.

- Охлаждение газовой турбины осуществляется смазочным маслом, циркулирующим через простой теплообменник с воздушным или водяным охлаждением (причем теплообменник с водяным охлаждением компактен и его можно установить на раме газовой турбины. Для поршневого двигателя требуется мощная система водяного охлаждения, в которую входит воздушный радиатор с электровентилятором.

- Уровни эмиссии для газовой турбины составляют NOx(ppm)-25, СO(ppm)-60, для поршневого двигателя NOx(ppm)-118, CO(ppm)-107. Для снижения уровня эмиссии необходимо использовать дополнительно каталитический нейтрализатор, который подлежит замене каждые 3-4 года.

Отметим отдельно основные преимущества микротурбинных установок в сравнении с газопоршневыми двигателями:

- возможность эксплуатации, как в автономном режиме, так и параллельно с сетью;

- возможность единовременного 100% наброса/сброса нагрузки;

- возможность работы в течении длительного времени при очень низких нагрузках, в том числе в режиме холостого хода;

 - техническое обслуживание каждые 4000 часов, за 24000 часов работы (около трех лет) на сервисное обслуживание затрачивается не более 55 нормо-часов;

- интервал замены масла в турбогенераторе 24000, а в дожимном компрессоре 8000 моточасов;

- небольшое количество подвижных частей и соответственно низкий механический износ установки;

- возможность работы на низкокалорийных топливах с минимальной концентрацией метана 30%;

- уровень эмиссии по NOx 9 ppmv при 15% О2;

- практически полное отсутствие вибраций, что позволяет их устанавливать как внутри помещений, так и снаружи, на крыше и несущих конструкциях зданий. 

alt

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЙ НА КОГЕНЕРАЦИОННЫХ МИКРОТУРБИНАХ CAPSTONE

Решение энергоснабжения и  когенерации для гостинницы

Решение автономного энергоснабжения горнолыжного курорта с гостинницей и рестораном

Автономное электроснабжение и энергоэффективность для Центра Обработки Данных - ЦОД

Автономное энергообеспечение офисного центра со складами - тригенерация

Решение электро- и теплоснабжения станции техобслуживания

Решение для утилизации и производства электричества из шахного метана

Решение для использования попутного газа для производства электричества

Решение энергоснабжения и когенерации для газовой станции

Решение энергоснабжения и когенерации для очистных сооружений

Решение энергоснабжения и когенерации для промышленного производства

Решение стабильного энергснабжения и когенерации для фитнес-клуба и бассейна

 
     

Новости